《LWT》：Effects of ultrasonic-assisted microwave vacuum drying on physicochemical, nutritional, and quality of dried lotus seeds (
Nelumbo nucifera Gaertn.)
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为提升干燥莲子的品质，研究人员探究了超声波与微波真空干燥（USMVD）的协同效应。结果表明，相较于传统热风干燥（HAD）及微波真空干燥（MVD），USMVD能显著降低产品硬度与水活度（aw），增加慢消化淀粉（SDS）与抗性淀粉（RS）含量，并提升抗氧化能力（T-AOC）高达18.2%。该技术为开发高品质、长货架期及特定功能性的莲子干燥产品提供了高效方案。
莲子作为一种药食同源的传统食材，富含淀粉、蛋白质及多酚等生物活性物质，深受人们喜爱。然而，新鲜莲子水分含量高，易受酶促褐变和微生物侵扰，导致营养价值和商品价值下降。因此，干燥成为延长莲子货架期、便于流通的关键加工步骤。传统的热风干燥（HAD）虽应用广泛，但耗时长、热效应强，容易导致营养成分降解、产品硬度过高、色泽褐变严重，且复水性差。新兴的微波真空干燥（MVD）虽能缩短干燥时间，但在干燥后期易形成水分梯度，去除残余水分效率降低，且对产品微观结构和功能特性的影响尚不明确。如何寻找一种既能高效干燥，又能最大限度保留甚至提升莲子营养与感官品质的“绿色”加工技术，成为产业与科研共同关注的焦点。本研究旨在填补这一空白，探究将超声波能量与微波真空干燥过程直接耦合的创新技术——超声辅助微波真空干燥（USMVD）的潜力，并与水浴超声预处理结合微波真空干燥（US+MVD）、单纯MVD及传统HAD进行系统比较，以评估其在改善莲子干燥品质方面的综合效能。相关研究成果发表在食品科学领域权威期刊《LWT - Food Science and Technology》上。
为开展此项研究，作者团队采用了多种关键技术与方法。研究材料为采自中国福建省建宁县的鲜食莲子。核心技术方法包括四种干燥处理：热风干燥（HAD）、微波真空干燥（MVD）、水浴超声预处理结合微波真空干燥（US+MVD）以及空中超声辅助微波真空干燥（USMVD），均在特定功率和真空条件下进行，直至水分含量达标。品质评估体系全面，涵盖了基本成分（淀粉、蛋白质、脂肪等）测定、水活度（aw）分析、体外淀粉消化率（测定快消化淀粉RDS、慢消化淀粉SDS和抗性淀粉RS）评估、生物活性物质分析（总酚含量TPC和总抗氧化能力T-AOC）、色泽参数（L， a, b*, ΔE， BI）测量、质构特性（硬度）与收缩率分析、复水性能测试，并利用扫描电子显微镜（SEM）观察微观结构，最后通过主成分分析（PCA）和热图对多维品质数据进行整合分析。
研究结果：
3.1. 近似组成：USMVD处理的莲子表现出最高的蛋白质含量。在降低水活度方面，USMVD效果最佳，尤其是US440MVD样品水活度最低，这有利于产品贮藏稳定性。
3.2. 体外消化率：USMVD能够显著提升莲子的慢消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）含量，同时降低快消化淀粉（RDS）比例。这表明USMVD处理可能有助于开发低血糖生成指数的功能性食品。
3.3. 生物活性化合物和抗自由基活性：虽然所有干燥方法都会导致总酚含量（TPC）下降，但USMVD（特别是高功率）处理的莲子显示出最高的总抗氧化能力（T-AOC），相比传统MVD提升了6.3%至18.2%。这可能是由于干燥过程中形成了具有抗氧化活性的美拉德反应产物。
3.4. 色泽分析：USMVD在颜色保持方面表现最优，其样品具有最高的亮度值（L*）和最低的总色差（ΔE）与褐变指数（BI），表明该技术能有效抑制酶促和非酶促褐变，更好地保持产品天然色泽。
3.5. 质地与收缩行为：USMVD能显著降低莲子的硬度和收缩率。与MVD相比，USMVD处理的样品硬度降低了20%至54%，收缩率也更低，这归因于超声波作用形成的多孔结构。
3.6. 复水：USMVD处理的莲子复水率最高，表明其组织损伤最小，内部形成了利于水分进入的孔隙网络，这为其后续烹饪或加工应用带来了便利。
3.7. 微观结构：扫描电镜观察显示，HAD样品细胞结构完全坍塌，MVD样品部分坍塌，而USMVD样品则更好地保持了细胞的完整性，并可见明显的孔隙和空腔结构。这从微观层面解释了USMVD样品质地更优、复水性更好的原因。
3.8. 不同干燥方法下品质属性的热图分析：主成分分析表明，第一主成分（PC1）解释了74.55%的方差，可视为“品质演变轴”。HAD样品集中在PC1正轴，与高硬度、高色差、低复水等品质劣化特征相关；而USMVD样品聚集在PC1负轴，与高亮度、高复水、高SDS等优良品质特征显著相关。热图直观显示USMVD在多数品质指标上表现最佳。
结论与讨论：
本研究得出结论，空中超声辅助微波真空干燥（USMVD）是一种先进的莲子干燥技术，它通过热-声-机械能的协同作用，在干燥效率和终产品品质上均展现出超越其他对比方法（US+MVD, MVD, HAD）的优势。USMVD不仅大幅缩短了干燥时间，更重要的是，它综合改善了莲子的功能与营养品质：提高了慢消化和抗性淀粉含量，增强了抗氧化能力，更好地保留了蛋白质和天然色泽，同时显著改善了质构（降低硬度、减少收缩）和复水性能。微观结构分析证实，USMVD能更好地维持细胞结构并形成多孔网络，这是其诸多品质优势的结构基础。
该研究的意义在于，首次系统比较并证实了将超声波直接集成于微波真空干燥过程（USMVD）相对于预处理模式（US+MVD）的优越性。USMVD不仅是一种高效的干燥手段，更是一种能够定向改良农产品功能特性的加工策略。它为食品工业开发高品质、长货架期且具备特定健康宣称（如低血糖反应、高抗氧化）的莲子干燥产品提供了坚实的技术依据和工艺选择。未来研究可深入探究超声波与淀粉等大分子相互作用的分子机制，并推动该技术在其他农产品干燥中的规模化应用与经济效益评估。
